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等离子危废处置技术介绍(二)

其他2020-09-08 10:36:28点击量: 载入中...

等离子危废处置技术介绍(二)

 

一、等离子体的基本原理:我们知道,随着温度上升物质的存在状态一般会呈现出固态、液态、气态三种物态的转化过程,我们把这三种基本形态称为物质的三态,对于气态物质、温度升至几千度时,由于物质分子热运动加剧、相互间的碰撞就会使气体分子产生电离,这样物质就变成自由运动并相互作用的正离子和电子组成混合物, 我们把这样存在的状态称为物质的第四态即等离子体。其温度分布从 100K 的低温等离子体到超高温核骤变等离子体的 108 ~10 9 K (1~10 亿℃)。而我们所使用的等离子体为电弧放电也即热等离子体,在实际的热等离子体发生装置中,阴极和阳极间的电弧放电作用使得流入工作气体发生电离,输出的等离子体呈喷射状,用作等离子体射流或等离子体喷焰等,具体来说,我们采用的是直流放电法,在电极上所加电压的极性在时间上是恒定的。正电位一侧为阳极、负电位一侧称为阴极,当电极所加电压达到一定值后,电极间的工作气体被电离形成正离子和电子混和物,高速喷射出发生器口,形成等离子体喷焰,此时,喷焰具有很高的热焓,其焰芯温度可达 8000℃~12000℃,外焰部份也可达到 2000℃。

正是电弧放电等离子体的高温高热焓等特性已被国外先进地方首选为无害化处理各种工业有毒有害废弃物的技术之一,并已逐步应用。功率从 25 kW 到 500 kW 不等,当使用空气作为工作气体时连续工作时间可达 30 小时,当使用氮气作为工作气体时连续工作时间可达 300 小时以上,并且稳定可靠,为电弧等离子体发生器工业化应用铺平了道路。需要特别指出的是非转移弧等离子体发生器,适用于任何形式的工业废弃物,不管被处理物是固态、液态、气态及是否属于导电性质的都能处理近年来,电弧等离子技术在现代工业中得到广泛应用,尤其在工业、医疗、化工、核工业等危险废物处罝上日益显现威力,为环境保护发挥着越来越重要的作用。我们曾运用这一技术,成功研制出电弧等离子体医疗危废处理装置。目前,正在制造工业固废、工业液(汽)危废物处理装置,已着手研究电弧等离子体核危废处理装置以及在殡葬业、晶体工业高炉无油点火等不同领域的应用。环保领域:高危工业废弃物的无毒外化处理处理基本原理:为便于介绍我们把固体废弃物分成两大类型,一类为有机型危险废弃物,另一类为无机型危险废弃物,当然还有放射性废弃物,另外还有液体型或半流动型危险废弃物;有机型危险废弃物在等离子体中的基本处理原理:(如:医疗垃圾等)普通焚烧炉的温度一般高在 800℃~1100℃之间,危险废弃物在炉内不能充分燃烧分解,而燃烧后残余灰烬中排出的灰尘,均含有重金属类物质或二恶英(dioxin)类有害物质,极大的加重了系统的尾气处理工作量。

而在等离子体炉中,投放到炉内也即一燃室等离子体中的有机废弃物被高温高密度的等离子体分解,高熔点的金属氧化物经还原反应作为金属而被熔化,低沸点的物质被气化、裂解,有机废物运行在不低于 1200℃~1400℃的高温中,分子键在强大的冲击下,分解成基本原子结构,此过程是非燃烧过程,99.9%的二噁英类的物质能被完全分解,在此高温中病源微生物被彻底消灭,被气化及分解出来的气体进入第二燃烧室进行再次燃烧,能更加彻底的消除气体中夹带的飞灰,再通过第三降温室进行骤然降温,低于400℃, 扼制二恶英的再次合成,处理烟气排出后采用急冷技术使烟气在 0.2 秒内急速冷却到100℃以下,从而跃过二噁英易生成的温度区,一般后进入尾气处理系统。一般废物的燃烧过程可以分为几个阶段,加热阶段、发射阶段和挥发物的燃烧、热解、裂解阶段以及残留束缚碳、焦灰的后燃烧阶段,每个阶段均以他自己的时间常数为特征,由于等离子体反应室内点燃温度足够大于1200℃可以忽略加热阶段,废物中的有机物质的分解,挥发物的发射和燃烧、热解、裂解均在瞬间完成,所以处理速度极快。在等离子体处置炉中,投放到炉内一般燃室中的有机废弃物被高温高密度的等离子体分解,高熔点的金属氧化物经还原反应作为金属而被熔化,低沸点的物质被气化、裂解,有机废物运行在不低于 1200℃~1400℃的高温中,分子键在强大的冲击下,分解成基本原子结构,此过程是非燃烧过程,99.9%的二噁英类的物质能被完全分解,在此高温中病源微生物被彻底消灭。

被气化及分解出来的气体形成烟气进入第二燃烧室进行充分燃烧,更加彻底消除气体夹带飞灰现象。通过热交换器使烟气温度降至低于 400℃,然后采用极冷技术使烟气在 0.2秒内急速冷却到 100℃以下,从而越过二噁英易生成的温度区,扼制二噁英的合成,一般后进入尾气处理系统。一般废物的燃烧过程可以分成几个阶段,加热阶段、发射阶段、核挥发物的燃烧、热解、裂解阶段以及残留束缚碳、焦灰的后燃烧阶段,每个阶段均以他自己的时间常数为特征。由于等离子体反应室内点燃温度足够大,可以忽略加热阶段,废物中的有机物质的分解,挥发物的发射和燃烧、热解、裂解均在瞬间完成,所以处置速度极快。无机物有害成分被玻璃体隔离处理成为无害无毒、无放射的新物体,有效地起到了防止污染的作用。“电弧等离子体工业高危废弃物处理装置”是一个适合规模化的安全、有效处理危险废弃物的方法,我们运用了现代科学中的相关高新技术,潜心研究数年,终于研究出了运用等离子体技术处置危险废弃物的技术装置。这一装置可使危险废物在高温下迅速热解、裂解并无害化,彻底解决了处理危险废弃物可能造成二次污染的问题。正是电弧放电等离子体的高温高热焓等特性已被国外发达地方着手研究,开始应用在环保领域、冶金领域、核电领域(处置放射性废料)等,并已逐步推广应用。

 

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